一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法，所述方法为：敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白；所述EPF基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；所述EPF蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。利用本发明专利技术所述方法得到的基因编辑杨树植株的叶表面气孔密度相较于普通杨树植株明显降低，通过气孔蒸发的水分明显减少，基因编辑杨树植株的水分利用率明显提高，解决了杨树生长发育过程中水分利用率较低的问题，为杨树培植繁育提供新的方法和思路。供新的方法和思路。供新的方法和思路。

【技术实现步骤摘要】
一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程
，具体地，涉及一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法及其应用。

技术介绍

[0002]遗传变异是植物改良的基础，植物育种的目的是创造和利用这些遗传变异，进而获得具有优良性状的新品种。在植物育种的悠久历史中，已经发展并使用了四种主要技术：杂交育种、突变育种、转基因育种和通过基因组编辑育种。
[0003]传统的植物育种技术(如杂交育种)主要涉及有针对性地杂交植物，以通过同源重组来获得具有优良性状地植物。1950年代末开始地第一次“绿色革命”将“矮化”基因突变杂交到小麦和水稻等主要农作物中，以获得具有高产量的新品种。但是，由于杂交育种只能用来引入父本或母本基因组已经存在的性状，因此，优良种质的低遗传变异性限制了该技术的使用和发展。
[0004]在突变育种中，化学物质或辐射诱导的诱变被用于诱导全基因组范围内的随机突变，从而大大扩展了遗传变异。但是，从大量诱变植物中鉴定出具有所需的目标性状的突变体植株往往需要耗费大量的时间。
[0005]转基因育种的发展是植物育种的重大突破，其将来自其他生物的基因或性状引入了农作物，从而提高了农作物的产量。然而，到目前为止，由于转基因技术将外源基因随机整合到植物基因组中，因此这些转基因生物通常受到严格监管，此外公众对于转基因产品的质疑进一步限制了转基因育种的发展。
[0006]基因组编辑育种技术可以将精确的且可预测的基因组修饰引入植物种以获得所需的目标性状。CRISPR(clustered regularly interspaced short palinmic repeats)
‑
Cas系统已成为植物基因组工程中最先进的系统之一。这项技术已经迅速发展并已应用于主要作物，例如小麦、玉米和水稻；以及对粮食安全至关重要的其他作物，例如马铃薯、木薯和大豆。
[0007]此外，目前开发的与CRISPR相关的基因组编辑工具，例如腺嘌呤碱基编辑器、胞嘧啶碱基编辑器和引导编辑器，极大地扩展了基因组编辑的范围，允许创建精确的核苷酸替换以及靶向的目的基因缺失和插入。CRISPR
‑
Cas技术与现代育种技术相结合，将在植物育种改良中发挥重要作用。
[0008]目前，急需一种可以用于实现杨树水分利用频率的基因组编辑育种技术，提高杨树培育过程的效率。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法及其应用。
[0010]本专利技术的第一目的是提供一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法。
[0011]本专利技术的第二目的是提供核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0012]本专利技术的第三目的是提供敲除核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点的试剂在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0013]本专利技术的第四目的是提供一种重组载体在敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白中的应用。
[0014]本专利技术的第五目的是提供一种重组载体在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0015]本专利技术的第六目的是提供核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示的EPF基因的抑制剂和/或氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的EPF蛋白的抑制剂在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0016]为了实现上述目的，本专利技术是通过以下方案予以实现的：
[0017]一种杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法，所述方法为：敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白；
[0018]所述EPF基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；所述EPF蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。
[0019]优选地，所述敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白为利用CRISPR
‑
Cas9系统敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白。
[0020]优选地，所述利用CRISPR
‑
Cas9系统敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白的具体方法为利用含有重组载体的重组菌株遗传转化杨树植株；
[0021]所述重组载体为含有基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点的pYLCRISPR/Cas9P35S
‑
H载体；所述基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点为核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点。
[0022]具体地，靶点的核苷酸序列如下所示：
[0023]SEQ ID NO：3：5
’‑
GAAATCAAGAGCTGCTGCCT
‑3’
；
[0024]SEQ ID NO：4：5
’‑
GCTGAGCAAGTTCCTGTAG
‑3’
。
[0025]更优选地，所述遗传转化杨树植株为利用农杆菌EHA105菌株遗传转化杨树植株。
[0026]本专利技术所述方法通过利用该杨树目的基因(EPF基因，核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示)的靶点构建重组载体，并通过CRISPR
‑
Cas9系统将重组载体转入杨树植株中，即得杨树基因编辑突变体(水分利用率提高/叶表面气孔密度降低的杨树植株)；
[0027]所述靶点的核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示。
[0028]本专利技术还请求保护核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0029]本专利技术还请求保护敲除核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点的试剂在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用。
[0030]本专利技术还请求保护一种重组载体在敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白中的应
用，所述重组载体为上述基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点的载体。
[0031]本专利技术还请求保护一种重组载体在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度中的应用，所述重组载体为上述基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点的载体。
[0032]本专利技术还请求保护核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示的EPF基因的抑制剂和/或氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示的EPF蛋白的抑制剂在提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高杨树水分利用率和/或降低杨树叶表面气孔密度的方法，其特征在于，所述方法为：敲除和/或抑制EPF基因和/或EPF蛋白；所述EPF基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示；所述EPF蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用CRISPR
‑
Cas9系统敲除和/或抑制EPF基因或EPF蛋白。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用CRISPR
‑
Cas9系统敲除和/或抑制EPF基因或EPF蛋白的具体方法为利用含有重组载体的重组菌株遗传转化杨树植株；所述重组载体为含有基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点的pYLCRISPR/Cas9P35S
‑
H载体；所述基于CRISPR
‑
Cas9基因编辑系统的靶点为核苷酸序列如SEQ ID NO：3和/或SEQ ID NO：4所示的靶点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述遗传转化杨树植株为利用农杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏新莉，焦志银，黄梦博，王厚领，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：